Kehade elektrifitseerimine: määratlus, esinemistingimused, rakendus

Kas olete märganud, et kampsunit või T-särki seljast võttes lendab sädemeid ja kostab praginat? Ja kui autost väljudes saate elektrilöögi? See on staatiline elekter ehk kehade elektrifitseerimine. See tekib erinevate märkide elektrilaengute akumuleerumise tagajärjel objektidele koos nende hilisema kompenseerimisega. Selles artiklis käsitleme lühidalt seda nähtust, selle esinemise põhjuseid, aga ka rakendusmeetodeid nii igapäevaelus kui ka tööstuses.

Definitsioon

Elektrifitseerimine on elektrilaengute eraldamise ja nende akumuleerumise protsess esemete ja kehade teatud kohtades. Nähtus ilmneb hõõrdumise, kehade kokkupuute või elektrostaatilise induktsiooni tagajärjel. Lihtsamalt öeldes, kui läheduses asub elektriväljaga objekt.

Tagasikutsumine: füüsikas eristatakse kahte tüüpi laenguid - positiivseid ja negatiivseid ehk prootoneid ja elektrone. Nende vahel tekib elektriväli. Nagu laengud tõmbavad ligi ja erinevalt laengud tõrjuvad.

Seda nähtust täheldatakse toiteallikatel ja mitte ainult. Laengud kogunevad dielektrikutele, kõik nägid seda nähtust illustreerivates katsetes eebenipuu ja klaaspulkadega, mida demonstreeriti koolis füüsikatundides.

Algselt on kõik aatomid, kõik, mis meid ümbritseb, elektriliselt neutraalsed. Elektrifitseerimise nähtuse tulemusena tekivad esemete pinnale positiivsed või negatiivsed laengud. Meenutagem koolikogemust: kui eboniidist pulka villase lapiga hõõruda, jääb tikk pärast hõõrdumise lõppemist laetuks. Siis öeldakse, et keha on elektrifitseeritud.

Seega kandusid elektronid hõõrdumise käigus ühelt objektilt teisele. Selle tulemusena jäid pärast hõõrdumise lõppemist liigsed elektronid “mitte nende” kehadele ja saadi üleliigne laeng ning see lakkas olemast neutraalne. Pulga hõõrdumise tulemusena villa või karusnaha vastu tekib selle pinnale negatiivne laeng.

Nähtuse esinemise tingimused ja laengu ülekandmise viisid

Rääkisime, kuidas seda nähtust looduses seletatakse, ja vaatame nüüd, kuidas saab kehasid elektrifitseerida. Märgime kohe, et kõigi tingimuste täitmine on valikuline - elektrifitseerimine võib ühel või teisel põhjusel toimuda, jagame need kahte põhirühma:

Esimene on mehaaniline interaktsioon. Hõõrdumise ajal on objektide vaheline kaugus võrreldav selles olevate molekulide vahelise kaugusega. Kuna ühes kehas on elektronid tuumaga nõrgemalt seotud, lähevad nad üle teise kehasse "põgenema". Löök ja kontakt on teised elektrifitseerimismeetodid.

Teine rühm on elektrifitseerimine mõjuga, st nähtust täheldatakse siis, kui kehale rakendatakse väliseid jõude, sealhulgas:

• Elektriväli. Välja mõjul juhile tekivad selle pinnale laengud ja mida väiksem on pinna painderaadius, seda rohkem laenguid siia koguneb. Nii et otsas on kõige rohkem tasusid, arutasime seda küsimust artiklis üksikasjalikumalt https://samelectrik.ru/kak-raspredelyayutsya-zaryady-v-provodnike-pri-protekanii-toka.html ja siin https://samelectrik.ru/chto-takoe-provodniki-poluprovodniki-i-dielektriki.html

• Valguse säritus. Avastas professor A.G. Stoletov 1888. aastal on see, et tsingi valgusega kokku puutudes, alumiinium, tseesium, naatrium, plii, kaalium ja muud metallid kaotavad elektronid ja saavad laengu positiivselt.
• Soojus. Metalli kuumutamisel antakse elektronidele piisavalt energiat metallist lahkumiseks, mille tulemusena omandab see positiivse laengu.
• Keemiline reaktsioon. Kahe erinevatest metallidest valmistatud elektroodi juuresolekul tekivad redoksreaktsioonid, mille tulemusena laetakse üks neist positiivselt ja teine ​​negatiivselt. Arutasime seda üksikasjalikumalt artiklis anood ja katood.
• Surve all. Piesoelektrikutes (kvarts, Rochelle'i sool, ammooniumfosfaat) tekivad mehaanilisel toimel (kokkusurumisel või pingel) nägudele positiivsed ja negatiivsed laengud.

Need on peamised elektrifitseerimise tüübid.

Millised füüsikaseadused on seotud elektrifitseerimisega

Elektrifitseerimise nähtus on seotud selliste füüsikaliste seadustega nagu:

• Coulombi seadus. Kirjeldab jõudu, millega laengud interakteeruvad. Nii saate määrata, kui tugevalt elektrifitseeritud kehad üksteise poole tõmbavad.
• Tasu säilitamise seadus. See ütleb, et suletud süsteemi laengute algebraline summa on muutumatu. See viitab sellele, et elektrifitseeritud objektide üleliigsed laengud ei teki eikusagilt, vaid liiguvad kehast kehasse.

Oleme neid seadusi juba kaalunud, saate rohkem teada vastavatest artiklitest, millele oleme viidanud.

Rakendamine praktikas

Elektrifitseerimise nähtusel on nii positiivseid kui ka negatiivseid ilminguid. Näited positiivsetest rakendustest:

1. Elektrostaatiliste tolmufiltrite kasutamine õhu puhastamiseks ventilatsioonisüsteemides tööl ja kodus. See on eriti oluline, kui tootmisprotsessi käigus tekib palju tolmu.
2. Autode ja muude metalltoodete värvimine. Elektrostaatiliste pihustite abil on võimalik värvi negatiivselt laadida, auto kere on maandatud. Selle tulemusena tõmbavad värviosakesed auto keredetailide külge. Värvikvaliteet paraneb ja värvikulu väheneb.
3. Liha ja kala elektrostaatiline suitsetamine võib suitsetamisprotsessi oluliselt kiirendada.
4. Kunstkarusnaha või dekoratiivse fliisi katete loomine. Peen kuhi lastakse läbi võrgu, elektriväljaga koosmõjul langeb hunnik ühtlase kihina risti kaetava pinnaga, mis on eelnevalt töödeldud liimiga.

Samuti on mitmeid kasutusviise puhastamiseks, sorteerimiseks, filtreerimiseks ja meditsiinis paranemise kiirendamiseks.

Elektrifitseerimise negatiivne mõju võib põhjustada surmavaid tagajärgi:

1. Sädemete tekkimine laetud objektide kokkupuutel. Selliste juhtumite hulka kuuluvad sädemed igapäevaelus, mis libisevad kampsuni seljast võttes, autost väljudes elektrilöögi saades. Näiteks lennuk elektrifitseeritakse lennu ajal ja selleni tõstes redelit võivad sädemed sealt läbi libiseda ning seetõttu on võimalik süttimine, mistõttu esmalt eemaldatakse lennukilt laeng. Samuti on teada juhtumeid, kus naftatankerid on elektrifitseerimise tõttu süttinud.
2. Nähtus toob kaasa suurte elektrilaengute ilmnemise, need võivad põhjustada rikke elektroonikakomponendid tehnikas nii tehnoloogia tootmisel kui ka tööprotsessis või remont. See on tingitud tööriista tühjenemisest PCB-le. Seetõttu peaksid elektroonikaparandustehnikud töötama maandatud elektriliste randmepaeltega ja maandatud jootekolbidega jms. Kaasaegne elemendibaas sisaldab mitmeid tehnilisi lahendusi, et minimeerida elektrifitseerimise mõju nende toimimisele. Näiteks Zeneri dioodide paigaldamine paralleelselt väljatransistoride SHUTTER-SOURCE ahelaga.

Huvitav! On teada juhtum, kui trükkplaatide lakkimisel pärast elektroonikakomponentide paigaldamist täheldati suurt tagasilükkamist, hoolimata asjaolust, et kõiki tooteid testiti enne lakkimist. Tekkis küsimus: kuidas elektrifitseerimise probleemist lahti saada? Probleem lahendati pihustuspüstoli maandamisega.

Materjali koondamiseks soovitame vaadata ka sellel teemal kasulikke videoid:

Selgitasime lühidalt kehade elektrifitseerimise nähtust ja rääkisime, millistel tingimustel toimuvad objektidele laengute ilmnemise protsessid. Elektrifitseerimine on tootmises oluline ja leidnud palju kasulikke rakendusi. Kahjuks põhjustab see tõsiseid probleeme, kui te ei näe ette võimalusi negatiivsete ilmingute lahendamiseks, tarbetute sädemete vältimiseks plahvatusohtlikes kohtades.

Seotud materjalid:

• Mis on staatiline elekter
• Elektrilised kaitsevahendid elektripaigaldistes kuni 1000V
• Kuidas kaitsta end elektromagnetkiirguse eest